JP2008298790A - 測位システム、測位装置、測位方法及び測位装置の制御プログラム。 - Google Patents
測位システム、測位装置、測位方法及び測位装置の制御プログラム。 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】基地局の大幅なシステム変更を必要とすることなく、3つ以上の基地局からの信号を受信できない場合であっても測位することができる基地局間非同期方式の通信網における測位システム等を提供すること。
【解決手段】通信基地局20A等は、基地局位置情報152を格納する基地局位置情報格納手段と、送信時刻における送信時刻と衛星時刻との時差を示す時差情報160を生成する時差情報生成手段等を有し、端末装置50は、通信基地局20A等から、基地局位置情報152及び時差情報160を取得する基地局情報取得手段と、端末装置50の上空に位置する測位衛星12a等である上空衛星の数を判断する上空衛星数判断手段と、上空衛星の数に基づいて、衛星信号測位手段、通信用信号電波測位手段、又は、複合測位手段のいずれかを選択する測位手段選択手段等を有する。
【選択図】図6
【解決手段】通信基地局20A等は、基地局位置情報152を格納する基地局位置情報格納手段と、送信時刻における送信時刻と衛星時刻との時差を示す時差情報160を生成する時差情報生成手段等を有し、端末装置50は、通信基地局20A等から、基地局位置情報152及び時差情報160を取得する基地局情報取得手段と、端末装置50の上空に位置する測位衛星12a等である上空衛星の数を判断する上空衛星数判断手段と、上空衛星の数に基づいて、衛星信号測位手段、通信用信号電波測位手段、又は、複合測位手段のいずれかを選択する測位手段選択手段等を有する。
【選択図】図6
Description
本発明は、通信基地局間において同一のクロックなどの共通の基準タイミングを持たない基地局間非同期方式の通信網における測位システム、端末装置、端末装置の制御方法、端末装置の制御プログラム、端末装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
従来、例えば、CDMA(Code Devision Multiple Access)方式のいわゆるデジタル移動通信システムにおいて、複数の基地局間における時刻同期を確保することを前提に、複数の基地局と移動無線端末装置間での受信信号の到達時間差により位置を検出する方法が知られている(例えば、特開平7−181242号公報)。
しかし、全国に多数存在する各基地局間において時刻同期をとるためのシステムの構築のためには、経済的負担が大きいという問題がある。
これに対して、基地局間非同期方式の通信網において、複数の基地局相互の時刻差情報を管理する位置管理局を設け、その位置管理局が移動端末の位置の測位を行う技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
しかし、全国に多数存在する各基地局間において時刻同期をとるためのシステムの構築のためには、経済的負担が大きいという問題がある。
これに対して、基地局間非同期方式の通信網において、複数の基地局相互の時刻差情報を管理する位置管理局を設け、その位置管理局が移動端末の位置の測位を行う技術が提案されている(例えば、特許文献1)。
しかし、従来技術において、各基地局が送信しているタイミング信号と他の基地局から受信したタイミング信号の到達時間差を求めるシステムは基地局の大幅なシステム変更が必要であり、その構築の経済的負担が大きい。
しかも、3つ以上の基地局からの信号を受信できない場合には、移動端末の位置の測位を行うことができないという問題がある。
しかも、3つ以上の基地局からの信号を受信できない場合には、移動端末の位置の測位を行うことができないという問題がある。
そこで、本発明は、通信基地局の大幅なシステム変更を必要とすることなく、3つ以上の通信基地局からの信号を受信できない場合であっても測位することができる基地局間非同期方式の通信網における測位システム、端末装置、端末装置の制御方法、端末装置の制御プログラム、端末装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。
前記目的は、第1の発明によれば、複数の通信基地局と、前記通信基地局と通信可能な端末装置と、を有する通信基地局間非同期の測位システムであって、前記通信基地局は、前記通信基地局の位置を示す基地局位置情報を格納する基地局位置情報格納手段と、前記通信基地局から送信する通信用信号電波に送信時刻を示す送信時刻情報を乗せる送信時刻情報付通信用信号電波生成手段と、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を生成する衛星時刻情報生成手段と、前記送信時刻における前記送信時刻と前記衛星時刻との時差を示す時差情報を生成する時差情報生成手段と、前記送信時刻情報が乗せられた前記通信用信号電波を送信する通信用信号電波送信手段と、前記基地局位置情報及び前記時差情報を送信する基地局情報送信手段と、を有し、前記端末装置は、前記測位衛星からの前記衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す端末側衛星時刻情報を生成する端末側衛星時刻情報生成手段と、前記通信基地局から、前記基地局位置情報及び前記時差情報を取得する基地局情報取得手段と、前記端末装置の上空に位置する前記測位衛星である上空衛星の数を判断する上空衛星数判断手段と、前記衛星信号に基づいて、前記端末装置の位置を測位する衛星信号測位手段と、前記通信基地局から、前記通信用信号電波を受信する通信用信号電波受信手段と、前記通信用信号電波を受信した時刻を示す受信時刻情報を生成する受信時刻情報生成手段と、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報、に基づいて、前記端末装置の位置を測位する通信用信号電波測位手段と、前記衛星信号、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報に基づいて、前記端末装置の位置を測位する複合測位手段と、前記上空衛星の数に基づいて、前記衛星信号測位手段、前記通信用信号電波測位手段、又は、前記複合測位手段のいずれかを選択する測位手段選択手段と、を有することを特徴とする通信基地局間非同期の測位システムにより達成される。
第1の発明の構成によれば、前記通信基地局は、衛星時刻情報生成手段によって、前記衛星時刻情報を生成することができる。複数の前記衛星信号に基づいて、現在位置の測位を行い、その結果として測位位置情報とともに正確な前記衛星時刻を取得することができることは周知である。
そして、前記通信基地局は、前記時差情報生成手段によって、前記時差情報を生成することができる。
すなわち、前記通信基地局は、前記送信時刻を前記衛星時刻に同期させるのではなくて、前記時差情報を生成するだけであるから、その構成は簡易であり、前記通信基地局の大幅なシステム変更を必要としない。
そして、前記通信基地局は、前記時差情報生成手段によって、前記時差情報を生成することができる。
すなわち、前記通信基地局は、前記送信時刻を前記衛星時刻に同期させるのではなくて、前記時差情報を生成するだけであるから、その構成は簡易であり、前記通信基地局の大幅なシステム変更を必要としない。
一方、前記端末装置は、前記基地局情報取得手段によって、前記通信基地局から前記基地局位置情報及び前記時差情報を取得することができる。
また、前記端末装置は、前記通信用信号電波受信手段によって、前記通信基地局から、前記通信用信号電波を受信することができる。
そして、前記受信時刻情報生成手段によって、前記受信時刻情報を生成することができる。ここで、前記端末装置は、前記端末側衛星時刻情報生成手段によって、前記衛星時刻情報を生成することができるから、前記受信時刻情報を前記衛星時刻と差がない状態にすることができる。
そして、3個以上の前記通信基地局から前記基地局位置情報及び前記時差情報を受信することができて、その3個以上の前記通信基地局から前記通信用信号電波を受信することができる場合には、各前記通信基地局から前記通信用信号電波が前記端末装置に到達するまでの伝搬時間を正確に算出することができるから、前記通信用信号電波測位手段による測位が可能である。
また、前記端末装置は、前記通信用信号電波受信手段によって、前記通信基地局から、前記通信用信号電波を受信することができる。
そして、前記受信時刻情報生成手段によって、前記受信時刻情報を生成することができる。ここで、前記端末装置は、前記端末側衛星時刻情報生成手段によって、前記衛星時刻情報を生成することができるから、前記受信時刻情報を前記衛星時刻と差がない状態にすることができる。
そして、3個以上の前記通信基地局から前記基地局位置情報及び前記時差情報を受信することができて、その3個以上の前記通信基地局から前記通信用信号電波を受信することができる場合には、各前記通信基地局から前記通信用信号電波が前記端末装置に到達するまでの伝搬時間を正確に算出することができるから、前記通信用信号電波測位手段による測位が可能である。
しかし、0個乃至2個の前記通信基地局からしか前記通信用信号電波を受信することができない場合には、前記通信用信号電波測位手段による測位をすることはできない。
この点、前記端末装置は、前記複合測位手段及び前記衛星測位手段を有するから、0個乃至2個の前記通信基地局からしか前記通信用信号電波を受信することができない場合には、前記通信用信号電波と前記衛星信号に基づいて、あるいは、複数の前記衛星信号のみに基づいて、測位をすることができる。
このため、前記端末装置は、3つ以上の前記通信基地局からの信号を受信できない場合であっても測位することができる。
これにより、本発明の構成によれば、通信基地局の大幅なシステム変更を必要とすることなく、3つ以上の通信基地局からの信号を受信できない場合であっても測位することができる。
この点、前記端末装置は、前記複合測位手段及び前記衛星測位手段を有するから、0個乃至2個の前記通信基地局からしか前記通信用信号電波を受信することができない場合には、前記通信用信号電波と前記衛星信号に基づいて、あるいは、複数の前記衛星信号のみに基づいて、測位をすることができる。
このため、前記端末装置は、3つ以上の前記通信基地局からの信号を受信できない場合であっても測位することができる。
これにより、本発明の構成によれば、通信基地局の大幅なシステム変更を必要とすることなく、3つ以上の通信基地局からの信号を受信できない場合であっても測位することができる。
前記目的は、第2の発明によれば、通信基地局間非同期の通信網における複数の通信基地局から送信時刻を示す送信時刻情報が乗せられた通信用信号電波を受信可能な端末装置であって、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す端末側衛星時刻情報を生成する端末側衛星時刻情報生成手段と、前記通信基地局から、前記通信基地局の位置を示す基地局位置情報及び、前記送信時刻における前記送信時刻と前記衛星時刻との時差を示す時差情報を取得する基地局情報取得手段と、前記端末装置の上空に位置する前記測位衛星である上空衛星の数を判断する上空衛星数判断手段と、前記衛星信号に基づいて、前記端末装置の位置を測位する衛星信号測位手段と、前記通信基地局から、前記通信用信号電波を受信する通信用信号電波受信手段と、前記通信用信号電波を受信した時刻を示す受信時刻情報を生成する受信時刻情報生成手段と、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報、に基づいて、前記端末装置の位置を測位する通信用信号電波測位手段と、前記衛星信号、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報に基づいて、前記端末装置の位置を測位する複合測位手段と、前記上空衛星の数に基づいて、前記衛星信号測位手段、前記通信用信号電波測位手段、又は、前記複合測位手段のいずれかを選択する測位手段選択手段と、を有することを特徴とする端末装置によって達成される。
第2の発明の構成によれば、第1の発明の構成と同様に、基地局の大幅なシステム変更を必要とすることなく、3つ以上の基地局からの信号を受信できない場合であっても測位することができる。
第3の発明は、第2の発明の構成において、前記測位手段選択手段は、前記上空衛星の数が3個以上である場合には前記衛星信号測位手段を選択し、前記上空衛星の数が1個又は2個である場合には前記複合測位手段を選択し、前記上空衛星の数が0個である場合には前記通信用信号電波測位手段を選択する構成となっていることを特徴とする端末装置である。
一般に、前記衛星信号に基づく測位の測位精度は、前記通信用信号電波に基づく測位の測位精度よりも高い。
この点、前記端末装置の前記測位手段選択手段は、前記上空衛星の数が3個以上である場合には前記衛星信号測位手段を選択し、前記上空衛星の数が1個又は2個である場合には前記複合測位手段を選択し、前記上空衛星の数が0個である場合には前記通信用信号電波測位手段を選択する構成となっているから、前記測位衛星から前記衛星信号を受信することができるかぎり、前記衛星信号のみに基づいて、あるいは、前記衛星信号と前記通信用信号電波の双方に基づいて測位を行うことができる。
このため、前記端末装置は、前記上空衛星の数に応じて、最も高い測位精度において測位をすることができる。
この点、前記端末装置の前記測位手段選択手段は、前記上空衛星の数が3個以上である場合には前記衛星信号測位手段を選択し、前記上空衛星の数が1個又は2個である場合には前記複合測位手段を選択し、前記上空衛星の数が0個である場合には前記通信用信号電波測位手段を選択する構成となっているから、前記測位衛星から前記衛星信号を受信することができるかぎり、前記衛星信号のみに基づいて、あるいは、前記衛星信号と前記通信用信号電波の双方に基づいて測位を行うことができる。
このため、前記端末装置は、前記上空衛星の数に応じて、最も高い測位精度において測位をすることができる。
第4の発明は、第2の発明又は第3の発明のいずれかの構成において、通信可能な前記通信基地局の全部又は一部が切替ったか否かを判断する基地局切替判断手段を有し、前記基地局情報取得手段は、前記基地局切替判断手段の判断結果に基づいて、前記基地局位置情報及び前記時差情報を取得する構成となっていることを特徴とする端末装置である。
通信可能な前記通信基地局の全部又は一部が切替った場合には、切替前に保持していた前記基地局位置情報及び前記時差情報の全部又は一部は、前記通信用信号電波測位手段及び前記複合測位手段による測位には使用することができない。
この点、第4の発明の構成によれば、前記端末装置は、前記基地局切替判断手段を有するから通信可能な前記通信基地局の全部又は一部が切替ったか否かを判断することができる。
そして、前記基地局情報取得手段は、前記基地局切替判断手段の判断結果に基づいて、前記基地局位置情報及び前記時差情報を取得する構成となっているから、通信可能な前記通信基地局の切替後に新たに前記基地局位置情報及び前記時差情報を取得して、前記通信用信号電波測位手段及び前記複合測位手段による測位を行うことができる。
この点、第4の発明の構成によれば、前記端末装置は、前記基地局切替判断手段を有するから通信可能な前記通信基地局の全部又は一部が切替ったか否かを判断することができる。
そして、前記基地局情報取得手段は、前記基地局切替判断手段の判断結果に基づいて、前記基地局位置情報及び前記時差情報を取得する構成となっているから、通信可能な前記通信基地局の切替後に新たに前記基地局位置情報及び前記時差情報を取得して、前記通信用信号電波測位手段及び前記複合測位手段による測位を行うことができる。
前記目的は、第5の発明によれば、複数の通信基地局と通信可能な端末装置が、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を生成する端末側衛星時刻情報生成ステップと、前記端末装置が、前記通信基地局から、前記通信基地局の位置を示す基地局位置情報及び、前記通信基地局が通信用信号電波を送信した送信時刻における前記送信時刻と前記衛星時刻との時差を示す時差情報を受信する基地局情報受信ステップと、前記端末装置が、前記端末装置の上空に位置する前記測位衛星である上空衛星の数を判断する上空衛星数判断ステップと、前記端末装置が、前記上空衛星数判断ステップにおける判断結果に基づいて、前記衛星信号に基づいて前記端末装置の測位を行う衛星信号測位手段と、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記通信用信号電波を受信した時刻を示す受信時刻情報に基づいて前記端末装置の測位を行う通信用信号電波測位手段と、前記衛星信号、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報に基づいて前記端末装置の測位を行う複合測位手段と、から一つを選択する測位手段選択ステップと、を有することを特徴とする端末装置の制御方法によって達成される。
第5の発明の構成によれば、第1の発明の構成と同様に、通信基地局の大幅なシステム変更を必要とすることなく、3つ以上の通信基地局からの信号を受信できない場合であっても測位することができる。
前記目的は、第6の発明によれば、コンピュータに、複数の通信基地局と通信可能な端末装置が、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を生成する端末側衛星時刻情報生成ステップと、前記端末装置が、前記通信基地局から、前記通信基地局の位置を示す基地局位置情報及び、前記通信基地局が通信用信号電波を送信した送信時刻における前記送信時刻と前記衛星時刻との時差を示す時差情報を受信する基地局情報受信ステップと、前記端末装置が、前記端末装置の上空に位置する前記測位衛星である上空衛星の数を判断する上空衛星数判断ステップと、前記端末装置が、前記上空衛星数判断ステップにおける判断結果に基づいて、前記衛星信号に基づいて前記端末装置の測位を行う衛星信号測位手段と、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記通信用信号電波を受信した時刻を示す受信時刻情報に基づいて前記端末装置の測位を行う通信用信号電波測位手段と、前記衛星信号、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報に基づいて前記端末装置の測位を行う複合測位手段と、から一つを選択する測位手段選択ステップと、を実行させることを特徴とする端末装置の制御プログラムによって達成される。
前記目的は、第7の発明によれば、コンピュータに、複数の通信基地局と通信可能な端末装置が、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を生成する端末側衛星時刻情報生成ステップと、前記端末装置が、前記通信基地局から、前記通信基地局の位置を示す基地局位置情報及び、前記通信基地局が通信用信号電波を送信した送信時刻における前記送信時刻と前記衛星時刻との時差を示す時差情報を受信する基地局情報受信ステップと、前記端末装置が、前記端末装置の上空に位置する前記測位衛星である上空衛星の数を判断する上空衛星数判断ステップと、前記端末装置が、前記上空衛星数判断ステップにおける判断結果に基づいて、前記衛星信号に基づいて前記端末装置の測位を行う衛星信号測位手段と、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記通信用信号電波を受信した時刻を示す受信時刻情報に基づいて前記端末装置の測位を行う通信用信号電波測位手段と、前記衛星信号、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報に基づいて前記端末装置の測位を行う複合測位手段と、から一つを選択する測位手段選択ステップと、を実行させることを特徴とする端末装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によって達成される。
以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
図1は、本発明の実施の形態に係る測位システム10を示す概略図である。
図1に示すように、測位システム10は、基地局20A,20B,20C及び20Dを有する。この基地局20A等は、複数の通信基地局の一例である。
測位システム10はまた、基地局20A等と通信可能な端末50を有する。この端末50は、端末装置の一例である。
基地局20A等は、基地局GPS装置32を有し、測位衛星である例えば、GPS衛星12a,12b,12c及び12dからの信号である衛星信号である例えば、信号G1,G2,G3及びG4を受信することができる。
基地局20A等は基地局通信装置34を有し、端末通信装置62を有する端末50に対して、通信用信号電波である例えば、信号電波S1(以後、信号S1と呼ぶ),S2,S3及びS4を送信することができる。
基地局20A等は、互いに時刻同期がされておらず、通信基地局間非同期の通信網を構成している。
図1に示すように、測位システム10は、基地局20A,20B,20C及び20Dを有する。この基地局20A等は、複数の通信基地局の一例である。
測位システム10はまた、基地局20A等と通信可能な端末50を有する。この端末50は、端末装置の一例である。
基地局20A等は、基地局GPS装置32を有し、測位衛星である例えば、GPS衛星12a,12b,12c及び12dからの信号である衛星信号である例えば、信号G1,G2,G3及びG4を受信することができる。
基地局20A等は基地局通信装置34を有し、端末通信装置62を有する端末50に対して、通信用信号電波である例えば、信号電波S1(以後、信号S1と呼ぶ),S2,S3及びS4を送信することができる。
基地局20A等は、互いに時刻同期がされておらず、通信基地局間非同期の通信網を構成している。
端末50は、端末GPS装置60を有し、GPS衛星12a等から信号G1等を受信することができる。端末50は例えば、携帯電話機、PHS(Personal Handy−phone System)、PDA(Personal Digital Assistance)等であるが、これらに限らない。
なお、本実施の形態とは異なり、GPS衛星12a等は3個でもよいし、5個以上でもよい。また、本実施の形態とは異なり、基地局20A等は5個以上でもよく、端末50は2個以上でもよい。
(基地局20Aの主なハードウエア構成について)
図2は基地局20Aの主なハードウエア構成を示す概略図である。
なお、基地局20B、20C及び20Dの主なハードウエア構成は、基地局20Aと同様であるので、説明を省略する。
図2に示すように、基地局20Aは、コンピュータを有しており、コンピュータは、バス22を有する。
このバス22には、CPU(Central Processing Unit)24、記憶装置26、外部記憶装置28等が接続されている。記憶装置26は例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等である。外部記憶装置28は例えば、HD(Hard Disk)である。
図2は基地局20Aの主なハードウエア構成を示す概略図である。
なお、基地局20B、20C及び20Dの主なハードウエア構成は、基地局20Aと同様であるので、説明を省略する。
図2に示すように、基地局20Aは、コンピュータを有しており、コンピュータは、バス22を有する。
このバス22には、CPU(Central Processing Unit)24、記憶装置26、外部記憶装置28等が接続されている。記憶装置26は例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等である。外部記憶装置28は例えば、HD(Hard Disk)である。
また、このバス22には、各種情報等を入力するための入力装置30、基地局GPS装置32、基地局通信装置34が接続されている。基地局通信装置34は、端末50と通信するための信号S1を送信するための構成である。
また、このバス22には、各種情報等を表示するための表示装置36、基地局時計38が接続されている。基地局時計38は、他の基地局20B等の基地局時計38と同期しておらず、GPS衛星12a等の時刻(以後、GPS時刻と呼ぶ)とも同期していない。
また、このバス22には、各種情報等を表示するための表示装置36、基地局時計38が接続されている。基地局時計38は、他の基地局20B等の基地局時計38と同期しておらず、GPS衛星12a等の時刻(以後、GPS時刻と呼ぶ)とも同期していない。
さらに、このバス22には、基地局第2時計40が接続されている。後述のように、基地局第2時計40が計測する時刻は、GPS時刻と差がない状態に維持することができる。
さらに、このバス22には、基地局第2通信装置42が接続されている。後述のように、基地局第2通信装置42は、基地局位置情報162及び時差情報160(図4参照)を送信するための構成である。
さらに、このバス22には、基地局第2通信装置42が接続されている。後述のように、基地局第2通信装置42は、基地局位置情報162及び時差情報160(図4参照)を送信するための構成である。
(端末50の主なハードウエア構成について)
図3は、端末50の主なハードウエア構成を示す概略図である。
図3に示すように、端末50は、コンピュータを有しており、コンピュータは、バス52を有する。
このバス52には、CPU54、記憶装置56、入力装置58、端末GPS装置60、端末通信装置62、表示装置64及び端末時計66が接続されている。後述のように、端末時計66が計測する時刻は、GPS時刻と差がない状態に維持することができる。
図3は、端末50の主なハードウエア構成を示す概略図である。
図3に示すように、端末50は、コンピュータを有しており、コンピュータは、バス52を有する。
このバス52には、CPU54、記憶装置56、入力装置58、端末GPS装置60、端末通信装置62、表示装置64及び端末時計66が接続されている。後述のように、端末時計66が計測する時刻は、GPS時刻と差がない状態に維持することができる。
(基地局20Aの主なソフトウエア構成について)
図4は、基地局20Aの主なソフトウエア構成を示す概略図である。
なお、基地局20B、20C及び20Dの主なソフトウエア構成は、基地局20Aと同様なので、説明を省略する。
図4に示すように、基地局20Aは、各部を制御する基地局制御部100、図2の基地局GPS装置32に対応する基地局GPS部102、図2の基地局通信装置34に対応する基地局通信部104等を有する。この基地局通信部104は、信号S1を送信する通信用信号電波送信手段の一例である。
基地局20Aは、また、図2の基地局時計38に対応する基地局計時部106、図2の基地局第2時計40に対応する基地局第2計時部108及び図2の基地局第2通信装置42に対応する基地局第2通信部110等を有する。
基地局20Aは、さらに、各種プログラムを格納する基地局第1記憶部120、各種情報を格納する基地局第2記憶部150を有する。
図4は、基地局20Aの主なソフトウエア構成を示す概略図である。
なお、基地局20B、20C及び20Dの主なソフトウエア構成は、基地局20Aと同様なので、説明を省略する。
図4に示すように、基地局20Aは、各部を制御する基地局制御部100、図2の基地局GPS装置32に対応する基地局GPS部102、図2の基地局通信装置34に対応する基地局通信部104等を有する。この基地局通信部104は、信号S1を送信する通信用信号電波送信手段の一例である。
基地局20Aは、また、図2の基地局時計38に対応する基地局計時部106、図2の基地局第2時計40に対応する基地局第2計時部108及び図2の基地局第2通信装置42に対応する基地局第2通信部110等を有する。
基地局20Aは、さらに、各種プログラムを格納する基地局第1記憶部120、各種情報を格納する基地局第2記憶部150を有する。
図4に示すように、基地局20Aは、基地局第2記憶部150に、基地局位置情報152を格納している。基地局位置情報152は、基地局20Aの位置を示す情報であり、例えば、基地局20Aの位置が緯度、経度及び高度によって示されている。この基地局位置情報152は基地局位置情報の一例であり、基地局第2記憶部150は基地局位置情報格納手段の一例である。
図4に示すように、基地局20Aは、基地局第2記憶部150に、衛星軌道情報154を格納している。衛星軌道情報154は例えば、すべてのGPS衛星12a等の概略軌道情報であるアルマナック(Almanac)及び各GPS衛星12a等の精密軌道情報であるエフェメリス(Ephemeris)を含む。衛星軌道情報154は、GPS衛星12a等からの信号G1等に基づく測位を行うために使用される。
基地局制御部100は、定期的に基地局GPS部102によってGPS衛星12a等からの信号G1等を受信し、信号G1等からアルマナック及びエフェメリスを抽出するようになっている。アルマナックは例えば7日ごとに、エフェメリスは例えば4時間ごとに更新されており、常に有効な状態に維持されている。
基地局制御部100は、定期的に基地局GPS部102によってGPS衛星12a等からの信号G1等を受信し、信号G1等からアルマナック及びエフェメリスを抽出するようになっている。アルマナックは例えば7日ごとに、エフェメリスは例えば4時間ごとに更新されており、常に有効な状態に維持されている。
基地局20Aは、基地局計時部106によって、信号S1の送信時刻を示す送信時刻情報156を生成する。基地局制御部100は、送信時刻情報156を基地局第2記憶部150に格納する。
図4に示すように、基地局20Aは、基地局第1記憶部120に、送信フレーム生成プログラム122を格納している。送信フレーム生成プログラム122は、基地局制御部100が、信号S1に送信時刻情報156を乗せるためのプログラムである。すなわち、送信フレーム生成プログラム122と基地局制御部100は、送信時刻情報付通信用信号電波生成手段の一例である。
図4に示すように、基地局20Aは、基地局第1記憶部120に、送信フレーム生成プログラム122を格納している。送信フレーム生成プログラム122は、基地局制御部100が、信号S1に送信時刻情報156を乗せるためのプログラムである。すなわち、送信フレーム生成プログラム122と基地局制御部100は、送信時刻情報付通信用信号電波生成手段の一例である。
図5は、基地局通信部104が送信する信号S1に乗せられる送信フレームFRの一例等を示す概略図である。
図5に示すように、送信フレームFRは例えば、サブフレームSF1乃至SF7から構成されており、各サブフレームSF1等には、各サブフレームSF1等の送信時刻t1乃至t7を示す情報がそれぞれ含まれている。送信時刻t1等は、基地局計時部106によって計測される。
基地局20Aは、基地局通信部104によって、タイミング信号TS1を含む信号S1を継続的に送信している。
図5に示すように、送信フレームFRは例えば、サブフレームSF1乃至SF7から構成されており、各サブフレームSF1等には、各サブフレームSF1等の送信時刻t1乃至t7を示す情報がそれぞれ含まれている。送信時刻t1等は、基地局計時部106によって計測される。
基地局20Aは、基地局通信部104によって、タイミング信号TS1を含む信号S1を継続的に送信している。
図4に示すように、基地局20Aは、基地局第1記憶部120に、GPS時刻生成プログラム124を格納している。GPS時刻生成プログラム124は、基地局制御部100が、GPS衛星12a等からの信号G1等(図1参照)に基づいて、GPS時刻を示すGPS時刻情報158を生成するためのプログラムである。すなわち、GPS時刻生成プログラム124と基地局制御部100は、衛星時刻情報生成手段の一例である。
基地局制御部100は、衛星軌道情報154を使用して、基地局GPS部102によって受信した複数の信号G1等に基づいて、現在位置の測位を行うとともに、正確なGPS時刻情報158を生成し、基地局第2記憶部150に格納する。
基地局制御部100は、衛星軌道情報154を使用して、基地局GPS部102によって受信した複数の信号G1等に基づいて、現在位置の測位を行うとともに、正確なGPS時刻情報158を生成し、基地局第2記憶部150に格納する。
図4に示すように、基地局20Aは、基地局第1記憶部120に、基地局第2時計補正プログラム126を格納している。基地局第2時計補正プログラム126は、基地局制御部100が、上述のGPS時刻情報158に基づいて、基地局第2計時部108の時刻を、GPS時刻と差がない状態に維持するためのプログラムである。
これにより、基地局20Aは、基地局第2記憶部108の時刻をGPS時刻と差がない状態に維持している。
これにより、基地局20Aは、基地局第2記憶部108の時刻をGPS時刻と差がない状態に維持している。
図4に示すように、基地局20Aは、基地局第1記憶部120に、時差情報生成プログラム128を格納している。時差情報生成プログラム128は、基地局制御部100が、信号S1の送信時刻における、送信時刻情報156に示される送信時刻と基地局第2計時部108が生成する時刻との時差を示す時差情報160を生成するためのプログラムである。すなわち、時差情報生成プログラム128と基地局制御部100は、時差情報生成手段の一例である。
具体的には、基地局制御部100は、図5に示すように、基地局通信部104が生成した送信フレームFRを受信し、基地局第2計時部108の時刻t1aとの時差tdを示す時差情報160を生成する。具体的には、基地局計時部106が生成し、信号S1に含まれるタイミング信号TS1と、基地局第2計時部108が生成するタイミング信号TS2とのタイミング差によって時差tdを計測する。ここで、基地局20A内部における送信フレームFRの伝搬遅延時間は、極めて短時間であるから、ないものとみなす。
上述のように、基地局第2計時部108の時刻はGPS時刻と差がない状態に維持されているから、時差情報160は、送信時刻t1とGPS時刻との時差を示している。
基地局制御部100は、生成した時差情報160を基地局第2記憶部150に格納する。
具体的には、基地局制御部100は、図5に示すように、基地局通信部104が生成した送信フレームFRを受信し、基地局第2計時部108の時刻t1aとの時差tdを示す時差情報160を生成する。具体的には、基地局計時部106が生成し、信号S1に含まれるタイミング信号TS1と、基地局第2計時部108が生成するタイミング信号TS2とのタイミング差によって時差tdを計測する。ここで、基地局20A内部における送信フレームFRの伝搬遅延時間は、極めて短時間であるから、ないものとみなす。
上述のように、基地局第2計時部108の時刻はGPS時刻と差がない状態に維持されているから、時差情報160は、送信時刻t1とGPS時刻との時差を示している。
基地局制御部100は、生成した時差情報160を基地局第2記憶部150に格納する。
図4に示すように、基地局20Aは、基地局第1記憶部120に、時差情報送信プログラム130を格納している。時差情報送信プログラム130は、基地局制御部100が基地局第2通信部110によって、基地局位置情報152及び時差情報160を、端末50に送信するためのプログラムである。すなわち、時差情報送信プログラム130と基地局制御部100と基地局第2通信部110は、基地局情報送信手段の一例である。
具体的には、基地局制御部100は、端末50からの要求に応じて、基地局位置情報152及び時差情報160を、上述の信号S1とは別の系統の信号に乗せて送信する。
具体的には、基地局制御部100は、端末50からの要求に応じて、基地局位置情報152及び時差情報160を、上述の信号S1とは別の系統の信号に乗せて送信する。
上述のように、基地局20Aは、基地局計時部106によって計測された送信時刻をGPS時刻に同期させるのではなくて、時差情報160を生成して、端末50の要求に応じて通信用の信号S1とは別系統の信号に乗せて送信するから、その構成は簡易であり、基地局間非同期の一般的な通信基地局の大幅なシステム変更を必要としない。
(端末50の主なソフトウエア構成について)
図6は、端末50の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図6に示すように端末50は、各部を制御する端末制御部200、図3の端末GPS装置60に対応する端末GPS部202、図3の端末通信装置62に対応する端末通信部204、図3の端末時計66に対応する端末計時部206等を有する。
端末50は、また、各種プログラムを格納する端末第1記憶部210、各種情報を格納する端末第2記憶部250を有する。
図6は、端末50の主なソフトウエア構成を示す概略図である。
図6に示すように端末50は、各部を制御する端末制御部200、図3の端末GPS装置60に対応する端末GPS部202、図3の端末通信装置62に対応する端末通信部204、図3の端末時計66に対応する端末計時部206等を有する。
端末50は、また、各種プログラムを格納する端末第1記憶部210、各種情報を格納する端末第2記憶部250を有する。
図6に示すように、端末50は、端末第2記憶部250に、端末側衛星軌道情報252を格納している。端末側衛星軌道情報252は例えば、アルマナック及びエフェメリスを含む情報である。
端末制御部200は、定期的に端末GPS部202によってGPS衛星12a等からの信号G1等を受信し、信号G1等からアルマナックを例えば7日ごとに、エフェメリスを例えば4時間ごとに抽出し、常に有効な状態に維持するようになっている。
なお、本実施の形態とは異なり、端末制御部200は、基地局20Aから、アルマナック及びエフェメリスを含む衛星軌道情報154(図4参照)を、端末通信部204によって取得するようにしてもよい。
端末制御部200は、定期的に端末GPS部202によってGPS衛星12a等からの信号G1等を受信し、信号G1等からアルマナックを例えば7日ごとに、エフェメリスを例えば4時間ごとに抽出し、常に有効な状態に維持するようになっている。
なお、本実施の形態とは異なり、端末制御部200は、基地局20Aから、アルマナック及びエフェメリスを含む衛星軌道情報154(図4参照)を、端末通信部204によって取得するようにしてもよい。
図6に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、端末側GPS時刻情報生成プログラム212を格納している。端末側GPS時刻情報生成プログラム212は、端末制御部200が、GPS衛星12a等からの信号G1等(図1参照)に基づいて、GPS時刻を示す端末側GPS時刻情報254を生成するためのプログラムである。この端末側GPS時刻情報254は端末側衛星時刻情報の一例であり、端末側GPS時刻情報生成プログラム212と端末制御部200は、端末側衛星時刻情報生成手段の一例である。
図6に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、端末時計補正プログラム214を格納している。端末時計補正プログラム214は、端末制御部200が、端末側GPS時刻情報254に基づいて、端末計時部206の時刻を補正するためのプログラムである。
これにより、端末50は、端末計時部206の時刻をGPS時刻と差がない状態にすることができる。
これにより、端末50は、端末計時部206の時刻をGPS時刻と差がない状態にすることができる。
図6に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、ハンドオーバー判断プログラム216を格納している。ハンドオーバー判断プログラム216は、端末制御部200が、現在通信可能な基地局20A等(図1参照)の全部又は一部が、他の基地局と切り替わったか否かを判断するためのプログラムである。すなわち、ハンドオーバー判断プログラム216と端末制御部200は、基地局切替判断手段の一例である。
ハンドオーバーとは、端末50が通信可能な基地局が切替ることを意味する。例えば、端末50が、基地局20A,20B及び20C(図1参照)と通信可能な状態(当初の状態と呼ぶ)から、基地局20B,20C,20Dと通信可能な状態(切替後の状態と呼ぶ)に切替る場合である。
ハンドオーバーとは、端末50が通信可能な基地局が切替ることを意味する。例えば、端末50が、基地局20A,20B及び20C(図1参照)と通信可能な状態(当初の状態と呼ぶ)から、基地局20B,20C,20Dと通信可能な状態(切替後の状態と呼ぶ)に切替る場合である。
図6に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、基地局情報取得プログラム218を格納している。基地局情報取得プログラム218は、端末制御部200が、基地局20A等から、基地局位置情報152及び時差情報160(図4参照)を取得するためのプログラムである。すなわち、基地局情報取得プログラム218と端末制御部200は、基地局情報取得手段の一例である。
端末制御部200は、上述のハンドオーバー判断プログラム216によって、ハンドオーバーが発生したと判断した場合に、基地局位置情報152及び時差情報160(図4参照)を取得する。これにより、上述の切替前の状態から切替後の状態に切替った場合に、切替後に通信可能な基地局20B,20C,20Dからの信号S2等に基づいて測位することができる。なお、測位方法については、後述する。
端末制御部200は、取得した基地局位置情報152を端末側基地局位置情報256として、時差情報160を端末側基地局時差情報258として、端末側第2記憶部250に格納する。
また、端末制御部200は基地局情報取得プログラム218に基づいて、ハンドオーバーが発生した場合以外に、端末50の電源(図示せず)が入れられたときにも、基地局位置情報152及び時差情報160を取得するようになっている。端末50の電源が切れていた場合には、現在の通信可能な基地局20A等を判断することができないから、改めて、電源を入れたきに通信可能な基地局20A等から、基地局位置情報152及び時差情報160を取得するのである。
さらに、端末制御部200は基地局情報取得プログラム218に基づいて、基地局20A等から、定期的に例えば、30分ごとに、基地局位置情報152及び時差情報160(図4参照)を受信するようになっている。一般に、時刻を計測するための基準周波数を生成する例えば、水晶発振器は、温度変化によってその周波数が変化するから、時差情報160に示される時差も温度変化によって変化する。この点、定期的に時差情報160を受信することで、温度変化によって変化した後の時差情報160を取得することができる。
端末制御部200は、上述のハンドオーバー判断プログラム216によって、ハンドオーバーが発生したと判断した場合に、基地局位置情報152及び時差情報160(図4参照)を取得する。これにより、上述の切替前の状態から切替後の状態に切替った場合に、切替後に通信可能な基地局20B,20C,20Dからの信号S2等に基づいて測位することができる。なお、測位方法については、後述する。
端末制御部200は、取得した基地局位置情報152を端末側基地局位置情報256として、時差情報160を端末側基地局時差情報258として、端末側第2記憶部250に格納する。
また、端末制御部200は基地局情報取得プログラム218に基づいて、ハンドオーバーが発生した場合以外に、端末50の電源(図示せず)が入れられたときにも、基地局位置情報152及び時差情報160を取得するようになっている。端末50の電源が切れていた場合には、現在の通信可能な基地局20A等を判断することができないから、改めて、電源を入れたきに通信可能な基地局20A等から、基地局位置情報152及び時差情報160を取得するのである。
さらに、端末制御部200は基地局情報取得プログラム218に基づいて、基地局20A等から、定期的に例えば、30分ごとに、基地局位置情報152及び時差情報160(図4参照)を受信するようになっている。一般に、時刻を計測するための基準周波数を生成する例えば、水晶発振器は、温度変化によってその周波数が変化するから、時差情報160に示される時差も温度変化によって変化する。この点、定期的に時差情報160を受信することで、温度変化によって変化した後の時差情報160を取得することができる。
図6に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、上空衛星数判断プログラム220を格納している。上空衛星数判断プログラム220は、端末制御部200が、端末50の上空に位置するGPS衛星12a等の数を判断するためのプログラムである。すなわち、上空衛星数判断プログラム220と端末制御部200は、上空衛星数判断手段の一例である。
具体的には、端末制御部200は、端末側衛星軌道情報252に含まれるアルマナックを使用して、端末計時部206によって計測された現在時刻において、端末50の上空に位置し、観測可能なGPS衛星12a等の数を判断する。そして、端末制御部200は、上空に位置するGPS衛星12a等の数を示す上空衛星数情報260を端末第2記憶部250に格納する。
具体的には、端末制御部200は、端末側衛星軌道情報252に含まれるアルマナックを使用して、端末計時部206によって計測された現在時刻において、端末50の上空に位置し、観測可能なGPS衛星12a等の数を判断する。そして、端末制御部200は、上空に位置するGPS衛星12a等の数を示す上空衛星数情報260を端末第2記憶部250に格納する。
図6に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、衛星測位プログラム222を格納している。衛星測位プログラム222は、端末制御部200が、3個以上のGPS衛星12a等からの信号G1等(図1参照)に基づいて、端末50の位置の測位を行うためのプログラムである。すなわち、衛星測位プログラム222と端末制御部200は、衛星信号測位手段の一例である。
具体的には、端末制御部200は、信号G1等が各GPS衛星12a等から発信された時刻と、信号G1等を受信した時刻との差を算出して、信号G1等の速度が光速であることに基づいて、各GPS衛星12a等と端末50との距離(擬似距離と呼ぶ)を算出する。一方で、端末側衛星軌道情報252に含まれるエフェメリスによって、端末計時部206によって計測した現時刻における各GPS衛星12a等の衛星軌道上の位置を算出する。
そして、上述の擬似距離と各GPS衛星12a等の衛星軌道上の位置に基づいて、現在位置を測位する。
端末制御部200は、測位によって生成した衛星測位位置情報262を端末第2記憶部250に格納する。
なお、端末制御部200が衛星測位プログラム222によって行う測位を、衛星測位と呼ぶ。
具体的には、端末制御部200は、信号G1等が各GPS衛星12a等から発信された時刻と、信号G1等を受信した時刻との差を算出して、信号G1等の速度が光速であることに基づいて、各GPS衛星12a等と端末50との距離(擬似距離と呼ぶ)を算出する。一方で、端末側衛星軌道情報252に含まれるエフェメリスによって、端末計時部206によって計測した現時刻における各GPS衛星12a等の衛星軌道上の位置を算出する。
そして、上述の擬似距離と各GPS衛星12a等の衛星軌道上の位置に基づいて、現在位置を測位する。
端末制御部200は、測位によって生成した衛星測位位置情報262を端末第2記憶部250に格納する。
なお、端末制御部200が衛星測位プログラム222によって行う測位を、衛星測位と呼ぶ。
図6に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、通信信号受信プログラム224を格納している。通信信号受信プログラム224は、端末制御部200が、基地局20A等から、信号S1等を受信するためのプログラムである。すなわち、通信信号受信プログラム224と端末制御部200は、通信用信号電波受信手段の一例である。
通信信号受信プログラム224は、送信時刻情報抽出プログラム224aを含む。送出時刻情報抽出プログラム224aは、端末制御部200が、信号S1等から、送信時刻情報156(図4参照)を抽出するためのプログラムである。
端末制御部200は、抽出した送信時刻情報156を、端末側送信時刻情報264として端末第2記憶部250に格納する。
通信信号受信プログラム224は、送信時刻情報抽出プログラム224aを含む。送出時刻情報抽出プログラム224aは、端末制御部200が、信号S1等から、送信時刻情報156(図4参照)を抽出するためのプログラムである。
端末制御部200は、抽出した送信時刻情報156を、端末側送信時刻情報264として端末第2記憶部250に格納する。
図6に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、受信時刻情報生成プログラム226を格納している。受信時刻情報生成プログラム226は、端末制御部200が、信号S1等を受信した時刻を示す受信時刻情報266を生成するためのプログラムである。この受信時刻情報266は受信時刻情報の一例であり、受信時刻情報生成プログラム226と端末制御部200は、受信時刻情報生成手段の一例である。
具体的には、端末制御部200は、端末計時部206によって、信号S1を受信した時刻を計測し、受信時刻情報266を生成する。
端末制御部200は、生成した受信時刻情報266を、端末第2記憶部250に格納する。
具体的には、端末制御部200は、端末計時部206によって、信号S1を受信した時刻を計測し、受信時刻情報266を生成する。
端末制御部200は、生成した受信時刻情報266を、端末第2記憶部250に格納する。
図6に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、基地局測位プログラム228を格納している。基地局測位プログラム228は、端末制御部200が、端末側基地局位置情報256、端末側基地局時差情報258、端末側送信時刻情報264及び受信時刻情報266に基づいて、端末50の位置を測位するためのプログラムである。すなわち、基地局測位プログラム228と端末制御部200は、通信用信号電波測位手段の一例である。
以後、端末制御部200が基地局測位プログラム228によって行う測位を、基地局測位と呼ぶ。
以後、端末制御部200が基地局測位プログラム228によって行う測位を、基地局測位と呼ぶ。
図7は、基地局測位方法の一例の説明図である。
図7(a)は、各基地局20A等の位置を示す図である。基地局20A等の位置は、端末側基地局位置情報256によって既知である。
図7(b)は、各基地局20A等からの信号S1等の伝搬時間tb01等を示す図である。伝搬時間tb01等は、未知数である。
図7(c)は、各信号S1等の送信時刻t1等を示す図である。送信時刻t1等は、端末側送信時刻情報264によって既知である。ここで、基地局20A等間においては、時刻同期していないから、t1、t2及びt3は、同時刻とは限らない。
図7(d)は、各基地局20A等の時差ta1等を示す図である。時差ta1等は、端末側基地局時差情報258によって既知である。
図7(e)は信号S1等の伝搬速度を示す図である。信号S1等は電波に乗せられているから、その伝搬速度は光速Cである。
図7(f)は、信号S1等の送信時刻t1等と、端末50が信号S1等を受信した時刻との時間差td01等を示す図である。図7(g)に示すように、端末50が信号S1等を受信した時刻をt0とする。
図7(h)に示す端末50の位置(X,Y,Z)は、未知数である。
図7(a)は、各基地局20A等の位置を示す図である。基地局20A等の位置は、端末側基地局位置情報256によって既知である。
図7(b)は、各基地局20A等からの信号S1等の伝搬時間tb01等を示す図である。伝搬時間tb01等は、未知数である。
図7(c)は、各信号S1等の送信時刻t1等を示す図である。送信時刻t1等は、端末側送信時刻情報264によって既知である。ここで、基地局20A等間においては、時刻同期していないから、t1、t2及びt3は、同時刻とは限らない。
図7(d)は、各基地局20A等の時差ta1等を示す図である。時差ta1等は、端末側基地局時差情報258によって既知である。
図7(e)は信号S1等の伝搬速度を示す図である。信号S1等は電波に乗せられているから、その伝搬速度は光速Cである。
図7(f)は、信号S1等の送信時刻t1等と、端末50が信号S1等を受信した時刻との時間差td01等を示す図である。図7(g)に示すように、端末50が信号S1等を受信した時刻をt0とする。
図7(h)に示す端末50の位置(X,Y,Z)は、未知数である。
以上を前提に、図7(i)乃至図7(k)に示す式(1)乃至(9)について説明する。
まず、各基地局20A等と端末50との距離は、信号S1等の伝搬時間と電波の速度(光速C)を乗算したものに等しいから、図7(i)の式(1)乃至式(3)が成り立つ。
次に、送信時刻t1は、GPS時刻との時差ta1を含むから、図7(j)の式(4)乃至(6)が成り立つ。
さらに、図7(f)の時間差td01等については、図7(c)の送信時刻t1等、図7(b)の伝搬時間tb01及び図7(g)の時刻t0に基づいて、図7(k)の式(7)乃至式(9)が成り立つ。
ここで、未知数が端末50の位置を示す、X、Y、Z、伝搬時間tb01、tb02及びtb03の6個であるから、式(1)、(2)、(3)、(7)、(8)及び(9)を連立させて計算することによって、未知数をすべて算出することができる。
端末制御部200は、このようにして生成した基地局測位位置情報268を端末第2記憶部250に格納する。
なお、上述の基地局測位は、端末50は、基地局20A等と通信可能であることを前提とするから、基地局20A等の通信圏内に位置する。このため端末50の位置する領域が起伏が少なく、基地局20A等の位置の高度成分Z1等(図7(a)参照)がほぼ等しい場合には、例えば、高度成分Z1,Z2及びZ3の平均値を端末50の位置の高度成分Zとして、上述の基地局測位を行うことも可能である。
まず、各基地局20A等と端末50との距離は、信号S1等の伝搬時間と電波の速度(光速C)を乗算したものに等しいから、図7(i)の式(1)乃至式(3)が成り立つ。
次に、送信時刻t1は、GPS時刻との時差ta1を含むから、図7(j)の式(4)乃至(6)が成り立つ。
さらに、図7(f)の時間差td01等については、図7(c)の送信時刻t1等、図7(b)の伝搬時間tb01及び図7(g)の時刻t0に基づいて、図7(k)の式(7)乃至式(9)が成り立つ。
ここで、未知数が端末50の位置を示す、X、Y、Z、伝搬時間tb01、tb02及びtb03の6個であるから、式(1)、(2)、(3)、(7)、(8)及び(9)を連立させて計算することによって、未知数をすべて算出することができる。
端末制御部200は、このようにして生成した基地局測位位置情報268を端末第2記憶部250に格納する。
なお、上述の基地局測位は、端末50は、基地局20A等と通信可能であることを前提とするから、基地局20A等の通信圏内に位置する。このため端末50の位置する領域が起伏が少なく、基地局20A等の位置の高度成分Z1等(図7(a)参照)がほぼ等しい場合には、例えば、高度成分Z1,Z2及びZ3の平均値を端末50の位置の高度成分Zとして、上述の基地局測位を行うことも可能である。
図6に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、ハイブリッド測位プログラム230を格納している。ハイブリッド測位プログラム230は、端末制御部200が、信号G1等、端末側基地局位置情報256、端末側基地局時差情報258、端末側送信時刻情報264及び受信時刻情報266に基づいて、端末50の位置を測位するためのプログラムである。すなわち、ハイブリッド測位プログラム230と端末制御部200は、複合測位手段の一例である。
端末制御部200がハイブリッド測位プログラム230に基づいて行う測位は、図7を使用して説明した上述の基地局測位プログラム228に基づいて行う測位方法において、1個又は2個の基地局20AをGPS衛星12a等に代替して行う。
なお、一般的には、人口衛星による測位、移動体通信情報による測位、ジャイロなどによる加速度センサ、車速パルスなどのセンサ類を2つ以上組み合わせた測位方法をハイブリッド測位と呼ぶが、本実施の形態においては基地局20A等の情報とGPS衛星12a等の情報を組み合わせた、端末制御部200がハイブリッド測位プログラム230に基づいて行う測位をハイブリッド測位と呼ぶ。
端末制御部200は、ハイブリッド測位によって生成したハイブリッド測位位置情報270を端末第2記憶部250に格納する。
端末制御部200がハイブリッド測位プログラム230に基づいて行う測位は、図7を使用して説明した上述の基地局測位プログラム228に基づいて行う測位方法において、1個又は2個の基地局20AをGPS衛星12a等に代替して行う。
なお、一般的には、人口衛星による測位、移動体通信情報による測位、ジャイロなどによる加速度センサ、車速パルスなどのセンサ類を2つ以上組み合わせた測位方法をハイブリッド測位と呼ぶが、本実施の形態においては基地局20A等の情報とGPS衛星12a等の情報を組み合わせた、端末制御部200がハイブリッド測位プログラム230に基づいて行う測位をハイブリッド測位と呼ぶ。
端末制御部200は、ハイブリッド測位によって生成したハイブリッド測位位置情報270を端末第2記憶部250に格納する。
図6に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、測位方法選択プログラム232を格納している。測位方法選択プログラム232は、端末制御部200が、上空衛星数情報260に示されるGPS衛星12a等の数に基づいて、衛星測位、基地局測位、又は、ハイブリッド測位のいずれかを選択するためのプログラムである。すなわち、測位方法選択プログラム232と端末制御部200は、測位手段選択手段の一例である。
具体的には、端末制御部200は、上空衛星数情報260に示されるGPS衛星12a等の数が3個以上である場合には、衛星測位を選択する。そして、端末制御部200は、上空衛星数情報260に示されるGPS衛星12a等の数が1個又は2個である場合には、ハイブリッド測位を選択する。そして、端末制御部200は、上空衛星数情報260に示されるGPS衛星12a等の数が0個である場合には、基地局測位を選択する。
具体的には、端末制御部200は、上空衛星数情報260に示されるGPS衛星12a等の数が3個以上である場合には、衛星測位を選択する。そして、端末制御部200は、上空衛星数情報260に示されるGPS衛星12a等の数が1個又は2個である場合には、ハイブリッド測位を選択する。そして、端末制御部200は、上空衛星数情報260に示されるGPS衛星12a等の数が0個である場合には、基地局測位を選択する。
一般に、GPS衛星12a等からの信号G1等に基づく測位の測位精度は、通信用の信号S1等に基づく測位の測位精度よりも高い。例えば、衛星測位による場合には、測位誤差は0メートル(m)乃至20メートル(m)であるのに対し、基地局測位による場合には、測位誤差が5メートル(m)乃至400メートル(m)である。
この点、端末50は、GPS衛星12a等から信号G1等を受信することができるかぎり、信号G1等のみ、又は、信号G1等と通信用の信号S1等を使用して測位を行うことができる。
このため、端末50は、観測可能なGPS衛星12a等の数に応じて、最も高い測位精度において測位をすることができる。
これに対し、例えば、屋内などGPS衛星12a等が3個以上観測できない環境においては、屋内でも受信可能な通信用の信号S1等を使用して、ハイブリッド測位又は基地局測位を行うことができる。
この点、端末50は、GPS衛星12a等から信号G1等を受信することができるかぎり、信号G1等のみ、又は、信号G1等と通信用の信号S1等を使用して測位を行うことができる。
このため、端末50は、観測可能なGPS衛星12a等の数に応じて、最も高い測位精度において測位をすることができる。
これに対し、例えば、屋内などGPS衛星12a等が3個以上観測できない環境においては、屋内でも受信可能な通信用の信号S1等を使用して、ハイブリッド測位又は基地局測位を行うことができる。
図6に示すように、端末50は、端末第1記憶部210に、測位位置情報表示プログラム234を格納している。測位位置情報表示プログラム234は、端末制御部200が、衛星測位位置情報262、基地局測位位置情報268、又は、ハイブリッド測位位置情報270のいずれかを表示装置64(図3参照)に表示するためのプログラムである。
以上が本実施の形態に係る測位システム10の構成であるが、以下、その動作例を主に図8を使用して説明する。
図8は本実施の形態に係る測位システム10の動作例を示す概略フローチャートである。
図8は本実施の形態に係る測位システム10の動作例を示す概略フローチャートである。
端末50が、基地局20A,20B及び20Cと通信不可能な状態から、通信可能な状態に切替ったという前提で、以下説明する。
まず、端末50は、端末側GPS時刻情報254(図6参照)を生成する(図8のステップST1)。このステップST1は、端末側衛星時刻情報生成ステップの一例である。端末側GPS時刻情報254によって、端末計時部206(図6参照)の時刻を補正することによって、GPS時刻と差がない状態にすることができる。
まず、端末50は、端末側GPS時刻情報254(図6参照)を生成する(図8のステップST1)。このステップST1は、端末側衛星時刻情報生成ステップの一例である。端末側GPS時刻情報254によって、端末計時部206(図6参照)の時刻を補正することによって、GPS時刻と差がない状態にすることができる。
一方、基地局20A等は、継続的に時差情報160(図4参照)を生成する(図8のステップST1A)。
続いて、端末50は、ハンドオーバーが発生したか否かを判断する(ステップST2)。
端末50が、ハンドオーバーが発生したと判断した場合には、通信可能な基地局20A等に対して、基地局位置情報152及び時差情報160(図4参照)を要求する(ステップST3)。
端末50が、ハンドオーバーが発生したと判断した場合には、通信可能な基地局20A等に対して、基地局位置情報152及び時差情報160(図4参照)を要求する(ステップST3)。
端末50からの要求を受けた基地局20A等は、端末50に対して、基地局位置情報152及び時差情報160を送信する(ステップST4)。
続いて、端末50は、基地局20A等から、基地局位置情報152及び時差情報160を受信する(ステップST5)。このステップST5は、基地局情報受信ステップの一例である。
続いて、端末50は、基地局20A等から、基地局位置情報152及び時差情報160を受信する(ステップST5)。このステップST5は、基地局情報受信ステップの一例である。
続いて、端末50は、端末50の上空に位置し、観測可能なGPS衛星12a等の数を判断する(ステップST6)。このステップST6は、上空衛星数判断ステップの一例である。
端末50は、観測可能なGPS衛星12a等の数が、3個以上であると判断した場合には、衛星測位を実施し(ステップST101)、衛星測位位置情報262(図6参照)を生成する。このステップST101は、測位手段選択ステップの一例である。
そして、端末50は、衛星測位位置情報262を、表示装置64(図3参照)に表示する(ステップST102)。
端末50は、観測可能なGPS衛星12a等の数が、3個以上であると判断した場合には、衛星測位を実施し(ステップST101)、衛星測位位置情報262(図6参照)を生成する。このステップST101は、測位手段選択ステップの一例である。
そして、端末50は、衛星測位位置情報262を、表示装置64(図3参照)に表示する(ステップST102)。
ステップST6において、端末50は、観測可能なGPS衛星12a等の数が、1個又は2個であると判断した場合には、ハイブリッド測位を実施し(ステップST201)、ハイブリッド測位位置情報270(図6参照)を生成する。このステップST201もまた、測位手段選択ステップの一例である。
そして、端末50は、ハイブリッド測位位置情報270を、表示装置64(図3参照)に表示する(ステップST202)。
そして、端末50は、ハイブリッド測位位置情報270を、表示装置64(図3参照)に表示する(ステップST202)。
ステップST6において、端末50は、観測可能なGPS衛星12a等の数が、0個であると判断した場合には、基地局測位を実施し(ステップST301)、基地局測位位置情報268(図6参照)を生成する。このステップST301もまた、測位手段選択ステップの一例である。
そして、端末50は、基地局測位位置情報268を、表示装置64(図3参照)に表示する(ステップST302)。
そして、端末50は、基地局測位位置情報268を、表示装置64(図3参照)に表示する(ステップST302)。
以上で説明したように、測位システム10によれば、基地局の大幅なシステム変更を必要とすることなく、3つ以上の基地局からの信号を受信できない場合であっても測位することができる。
(プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等について)
コンピュータに上述の動作例の端末側衛星時刻情報生成ステップと、基地局情報受信ステップと、上空衛星数判断ステップと、測位手段選択ステップ等を実行させるための端末装置の制御プログラムとすることができる。
また、このような端末装置の制御プログラム等を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等とすることもできる。
コンピュータに上述の動作例の端末側衛星時刻情報生成ステップと、基地局情報受信ステップと、上空衛星数判断ステップと、測位手段選択ステップ等を実行させるための端末装置の制御プログラムとすることができる。
また、このような端末装置の制御プログラム等を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等とすることもできる。
これら端末装置の制御プログラム等をコンピュータにインストールし、コンピュータによって実行可能な状態とするために用いられるプログラム格納媒体は、例えばフロッピー(登録商標)のようなフレキシブルディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Compact Disc−Recordable)、CD−RW(Compact Disc−Rewritable)、DVD(Digital Versatile Disc)などのパッケージメディアのみならず、プログラムが一時的若しくは永続的に格納される半導体メモリ、磁気ディスクあるいは光磁気ディスクなどで実現することができる。
本発明は、上述の各実施の形態に限定されない。さらに、上述の各実施の形態は、相互に組み合わせて構成するようにしてもよい。
10…測位システム、12a,12b,12c,12d…GPS衛星、20A,20B,20C,20D…基地局、104…基地局通信部、106…基地局計時部、108…基地局第2計時部、110…基地局第2通信部、122…送信フレーム生成プログラム、124…GPS時刻生成プログラム、126…基地局第2時計補正プログラム、128…時差情報生成プログラム、130…時差情報送信プログラム、212…端末側GPS時刻情報生成プログラム、214…端末時計補正プログラム、216…ハンドオーバー判断プログラム、218…基地局情報取得プログラム、220…上空衛星数判断プログラム、222…衛星測位プログラム、224…通信信号受信プログラム、226…受信時刻情報生成プログラム、228…基地局測位プログラム、230…ハイブリッド測位プログラム、232…測位方法選択プログラム、234…測位位置情報表示プログラム。
Claims (7)
- 複数の通信基地局と、
前記通信基地局と通信可能な端末装置と、
を有する通信基地局間非同期の測位システムであって、
前記通信基地局は、
前記通信基地局の位置を示す基地局位置情報を格納する基地局位置情報格納手段と、
前記通信基地局から送信する通信用信号電波に送信時刻を示す送信時刻情報を乗せる送信時刻情報付通信用信号電波生成手段と、
測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を生成する衛星時刻情報生成手段と、
前記送信時刻における前記送信時刻と前記衛星時刻との時差を示す時差情報を生成する時差情報生成手段と、
前記送信時刻情報が乗せられた前記通信用信号電波を送信する通信用信号電波送信手段と、
前記基地局位置情報及び前記時差情報を送信する基地局情報送信手段と、
を有し、
前記端末装置は、
前記測位衛星からの前記衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す端末側衛星時刻情報を生成する端末側衛星時刻情報生成手段と、
前記通信基地局から、前記基地局位置情報及び前記時差情報を取得する基地局情報取得手段と、
前記端末装置の上空に位置する前記測位衛星である上空衛星の数を判断する上空衛星数判断手段と、
前記衛星信号に基づいて、前記端末装置の位置を測位する衛星信号測位手段と、
前記通信基地局から、前記通信用信号電波を受信する通信用信号電波受信手段と、
前記通信用信号電波を受信した時刻を示す受信時刻情報を生成する受信時刻情報生成手段と、
前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報、に基づいて、前記端末装置の位置を測位する通信用信号電波測位手段と、
前記衛星信号、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報に基づいて、前記端末装置の位置を測位する複合測位手段と、
前記上空衛星の数に基づいて、前記衛星信号測位手段、前記通信用信号電波測位手段、又は、前記複合測位手段のいずれかを選択する測位手段選択手段と、
を有することを特徴とする通信基地局間非同期の測位システム。 - 通信基地局間非同期の通信網における複数の通信基地局から送信時刻を示す送信時刻情報が乗せられた通信用信号電波を受信可能な端末装置であって、
測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す端末側衛星時刻情報を生成する端末側衛星時刻情報生成手段と、
前記通信基地局から、前記通信基地局の位置を示す基地局位置情報及び、前記送信時刻における前記送信時刻と前記衛星時刻との時差を示す時差情報を取得する基地局情報取得手段と、
前記端末装置の上空に位置する前記測位衛星である上空衛星の数を判断する上空衛星数判断手段と、
前記衛星信号に基づいて、前記端末装置の位置を測位する衛星信号測位手段と、
前記通信基地局から、前記通信用信号電波を受信する通信用信号電波受信手段と、
前記通信用信号電波を受信した時刻を示す受信時刻情報を生成する受信時刻情報生成手段と、
前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報、に基づいて、前記端末装置の位置を測位する通信用信号電波測位手段と、
前記衛星信号、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報に基づいて、前記端末装置の位置を測位する複合測位手段と、
前記上空衛星の数に基づいて、前記衛星信号測位手段、前記通信用信号電波測位手段、又は、前記複合測位手段のいずれかを選択する測位手段選択手段と、
を有することを特徴とする端末装置。 - 前記測位手段選択手段は、前記上空衛星の数が3個以上である場合には前記衛星信号測位手段を選択し、前記上空衛星の数が1個又は2個である場合には前記複合測位手段を選択し、前記上空衛星の数が0個である場合には前記通信用信号電波測位手段を選択する構成となっていることを特徴とする請求項2に記載の端末装置。
- 通信可能な前記通信基地局の全部又は一部が切替ったか否かを判断する基地局切替判断手段を有し、
前記基地局情報取得手段は、前記基地局切替判断手段の判断結果に基づいて、前記基地局位置情報及び前記時差情報を取得する構成となっていることを特徴とする請求項2又は請求項3のいずれかに記載の端末装置。 - 複数の通信基地局と通信可能な端末装置が、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を生成する端末側衛星時刻情報生成ステップと、
前記端末装置が、前記通信基地局から、前記通信基地局の位置を示す基地局位置情報及び、前記通信基地局が通信用信号電波を送信した送信時刻における前記送信時刻と前記衛星時刻との時差を示す時差情報を受信する基地局情報受信ステップと、
前記端末装置が、前記端末装置の上空に位置する前記測位衛星である上空衛星の数を判断する上空衛星数判断ステップと、
前記端末装置が、前記上空衛星数判断ステップにおける判断結果に基づいて、前記衛星信号に基づいて前記端末装置の測位を行う衛星信号測位手段と、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記通信用信号電波を受信した時刻を示す受信時刻情報に基づいて前記端末装置の測位を行う通信用信号電波測位手段と、前記衛星信号、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報に基づいて前記端末装置の測位を行う複合測位手段と、から一つを選択する測位手段選択ステップと、
を有することを特徴とする端末装置の制御方法。 - コンピュータに、
複数の通信基地局と通信可能な端末装置が、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を生成する端末側衛星時刻情報生成ステップと、
前記端末装置が、前記通信基地局から、前記通信基地局の位置を示す基地局位置情報及び、前記通信基地局が通信用信号電波を送信した送信時刻における前記送信時刻と前記衛星時刻との時差を示す時差情報を受信する基地局情報受信ステップと、
前記端末装置が、前記端末装置の上空に位置する前記測位衛星である上空衛星の数を判断する上空衛星数判断ステップと、
前記端末装置が、前記上空衛星数判断ステップにおける判断結果に基づいて、前記衛星信号に基づいて前記端末装置の測位を行う衛星信号測位手段と、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記通信用信号電波を受信した時刻を示す受信時刻情報に基づいて前記端末装置の測位を行う通信用信号電波測位手段と、前記衛星信号、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報に基づいて前記端末装置の測位を行う複合測位手段と、から一つを選択する測位手段選択ステップと、
を実行させることを特徴とする端末装置の制御プログラム。 - コンピュータに、
複数の通信基地局と通信可能な端末装置が、測位衛星からの信号である衛星信号に基づいて、前記測位衛星の時刻である衛星時刻を示す衛星時刻情報を生成する端末側衛星時刻情報生成ステップと、
前記端末装置が、前記通信基地局から、前記通信基地局の位置を示す基地局位置情報及び、前記通信基地局が通信用信号電波を送信した送信時刻における前記送信時刻と前記衛星時刻との時差を示す時差情報を受信する基地局情報受信ステップと、
前記端末装置が、前記端末装置の上空に位置する前記測位衛星である上空衛星の数を判断する上空衛星数判断ステップと、
前記端末装置が、前記上空衛星数判断ステップにおける判断結果に基づいて、前記衛星信号に基づいて前記端末装置の測位を行う衛星信号測位手段と、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記通信用信号電波を受信した時刻を示す受信時刻情報に基づいて前記端末装置の測位を行う通信用信号電波測位手段と、前記衛星信号、前記基地局位置情報、前記時差情報、前記送信時刻情報及び前記受信時刻情報に基づいて前記端末装置の測位を行う複合測位手段と、から一つを選択する測位手段選択ステップと、
を実行させることを特徴とする端末装置の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008179881A JP2008298790A (ja) | 2008-07-10 | 2008-07-10 | 測位システム、測位装置、測位方法及び測位装置の制御プログラム。 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2011083802A1 (ja) * | 2010-01-07 | 2011-07-14 | 日本電気株式会社 | 無線通信システム、無線端末、無線ネットワーク、無線通信方法及びプログラム |
CN112752220A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-05-04 | 深圳市广和通无线股份有限公司 | 定位方法、通信模组、电子设备及存储介质 |
-
2008
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WO2011083802A1 (ja) * | 2010-01-07 | 2011-07-14 | 日本電気株式会社 | 無線通信システム、無線端末、無線ネットワーク、無線通信方法及びプログラム |
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